高温熔盐蓄热风电系统设计及研究

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1、博士学位论文高温熔盐蓄热风电系统设计及研究作者姓名：刘畅指导教师：戴志敏研究员中国科学院上海应用物理研究所学位类别：工学博士学科专业：核技术及应用培养单位：中国科学院上海应用物理研究所2018年6月DesignandResearchoftheWindPowerSystemwithHighTemperatureMoltenSaltThermalEnergyStorageAdissertationsubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequiremen

2、tforthedegreeofDoctorofPhilosophyinNuclearTechnologyandApplicationsByLiuChangSupervisor:ProfessorDaiZhiminShanghaiInstituteofAppliedPhysics,ChineseAcademyofSciencesJune2018中国科学院大学研究生学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写

3、过的研宄成果。对论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均己在文中以明确方式标明或致谢。作者签名：ｉｄ＃曰期：＊、Ｉ中国科学院大学学位论文授权使用声明本人完全了解并同意遵守中国科学院有关保存和使用学位论文的规定，即中国科学院有权保留送交学位论文的副本，允许该论文被查阅，可以按照学术研宄公开原则和保护知识产权的原则公布该论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存、汇编本学位论文。涉密及延迟公开的学位论文在解密或延迟期后适用本声明。作者签名：导师签名：ｖ日期：日期：Ｍ学位

4、论文版权使用授权书本人完全了解中国科学院大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存学位论文。本人同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将学位论文提交《中国学术期刊（光盘“版）》电子杂志社，编入ＣＮＫＩ学位”论文全文数据库并充实到学位论文学术不端行为检测系统比对资源库，同意按章程规定享受相关权益。保密论文在解密后遵守此规定。论文作者签名指导教师签名：务

5、曰期：年…月／曰￥［摘要摘要风能资源在缓解化石燃料紧缺、应对全球气候变化、促进能源结构转型、增强能源多样性、满足经济社会日益增长的供电需求等方面被赋予了重要期望和意义。风能资源作为最重要的可再生能源之一，在未来几十年中，不断地扩大规模并接入到能源网络将成为必然的能源发展趋势。然而风能资源由于其自身的间歇性、波动性和季节性等特点导致风力发电在大规模、区域化集中的条件下与电网进行对接时，在调度运行、调峰调频以及风电消纳能力等方面造成了一系列的难题。目前，众多研究结果表明，寻找一种成本低廉、大容量的储能技术对提升电力系统灵活性、提高风电利用比例具有重要意

6、义，也是当前各国较为关注的关于弃风限电问题的解决策略之一。本论文首先介绍了国内外风电和风电储能技术的发展概况，分析了熔盐蓄热技术的特点、应用趋势与现状，并根据风能资源的特点以及不同形式的应用需求，选择了以双罐式熔盐蓄热技术作为风电储能手段，分别对高温熔盐蓄热风电供电系统、高温熔盐蓄热风电供热系统以及高温熔盐风电供电-供热系统进行了初步的方案设计。对于一个集成了风力发电和熔盐蓄热的集成化系统来说，它包含了机械发电、流体力学和传热学等多学科领域。不仅如此，构成该系统的组件无论个数和种类也都非常多，因此系统模型的构建工作复杂度较高。根据高温熔盐蓄热风电系统组件

7、的设计和运行原理，详细推导了相应组件的数学模型，利用多物理多领域建模语言Modelica和Dymola软件平台，基于推导的数学模型建立了包括风力发电、熔盐蓄热、朗肯循环以及区域供热等重要系统模块所涉及的各类组件的通用组件模型库，并分别对这些组件模型和重要系统模块进行了单元测试与分析，为高温熔盐蓄热风电系统的优化设计和性能分析奠定了基础。基于建立的模型库，分别构建供电、供热以及供电-供热相结合的三种不同应用形式的高温熔盐蓄热风电系统模型，并进行了系统动态特性分析与参数研究，讨论了高温熔盐蓄热风电系统对提高风能利用率的技术可行性。经济性分析是方案可行性分析的

8、重要内容之一，论文最后结合现有风电和蓄热项目建设与运行经验，给出高温熔盐蓄热风电